في الكيمياء إن مركب كربيد اليورانيوم وفي الإنجليزية: (Uranium carbide) عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يتكون من عنصر الكربون وعنصر اليورانيوم، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (UC)، يمتلك نقطة انصهار مقدارها 2790 درجة مئوية، وكثافة مقدارها 13.630، يتواجد على شكل بلورات مكعبة رمادية مع مظهر معدني، يمكن أن يتم تحضير كربيد اليورانيوم عن طريق ذوبان القوس بكميات متكافئة من العناصر في الغلاف الجوي الخامل، وكربيد اليورانيوم يتفاعل مع الأكسجين.
كربيد اليورانيوم
- كربيد اليورانيوم عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يتكون من عنصر الكربون وعنصر اليورانيوم، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (UC)، إن عملية أكسدة كربيد اليورانيوم هي عملية معقدة تعتمد على درجة الحرارة والضغط الجزئي للأكسجين وفصل نواتج التفاعل وحالة العملية، ولقد تم اقتراح آليتين لاشتعال كربيد اليورانيوم بين 413 كلفن و 473 كلفن.
- وذلك بناءً على طبيعة طبقات الأكسيد أو الطبقات الثنائية المتكونة (محلول UCO الصلب وأكسيد UO2) وعلى الكسر المفاجئ أو التدريجي لهذه الطبقات، وبدلاً من ذلك لقد لوحظ تكوين ثاني أكسيد اليورانيوم فوق 573 كلفن، وفي وقت سابق، أظهر كاماغني وزملاؤه 173 أن طبقة الأكسيد المتكونة على كربيد اليورانيوم في الهواء يمكن أن يكون لها تأثير خامل، مما يعيق المزيد من الأكسدة السائبة.
- تم إجراء العديد من الدراسات في نظام (U-C-O)، ليس فقط بدافع الوجود المعتاد لشوائب الأكسجين في كربيدات اليورانيوم، ولكن أيضًا لأن أوكسي كاربيد نفسه يمكن أن يكون مناسبًا للتطبيقات النووية، في السياق التكنولوجي لـ (TRISO) تطوير الوقود، تمت مراجعة نظام (U-C-O) مؤخرًا من وجهة نظر تلوث شوائب الأكسجين لوقود كربيد اليورانيوم وتفاعل وقود (UO2) مع طبقة عازلة الجرافيت الانحلال الحراري.
- محلول (UC1 ± xOy) (أو U (C ، O))، إلى جانب الذوبان الطفيف للأكسجين في (UC2) مع استقرار ثنائي كربيد الناتج، قام هنري بقياس تكوين (UC1 ± xOy) في حالة توازن مع (UO2) والمعدن مثل (UC0.66O0.34) عند 1973 كلفن، مع معامل شعرية (fcc NaCl) (a = 494.8 ± 0.1 pm)، وتتوافق هذه القياسات بشكل عادل مع المزيد من البيانات التجريبية التي تم تقييمها بواسطة (Holleck و Kleykamp).
- تتلقى كربيدات اليورانيوم اهتمامًا متجددًا كمركب وقود نووي مفضل للمفاعلات المتقدمة نظرًا لخصائصها المفضلة العديدة، مثل العديد من الكربيدات المعدنية المقاومة للحرارة والانتقالية، فإنه توجد هذه المركبات في كل من التركيبات المتكافئة والنقصان التي تؤدي إلى اختلافات كبيرة في الخصائص الفيزيائية والحرارية والميكانيكية.
- عندما لا تكون مقاومة التآكل المائي مطلوبة، كما هو الحال في المفاعل المبرد العضوي (OCR)، يعتبر اليورانيوم أحادي الكربيد (UC) بديلاً جذابًا عن (ثاني أكسيد اليورانيوم (UO2)) كمادة وقود، لأنه أعلى من كثافة اليورانيوم بنسبة 30٪ وأكبر بستة أضعاف من ناحية التوصيل الحراري، إذ أنه تسمح هذه التحسينات بكثافة طاقة تشغيل أكبر.
- كربيد اليورانيوم (UC) هو عبارة عن مادة وقود مرشحة لمفاعلات الجيل الرابع النووية في المستقبل، كجزء من تقييم الأمان العام فإنه من المهم فهم كيفية تصرف مواد الوقود في الأنظمة المائية في حالة وقوع حوادث أو عند فشل الحاجز الكامل في مستودع جيولوجي للوقود النووي المستهلك، بما أن الوقود النووي المشع مشع فمن المهم اعتبار التحلل الإشعاعي للماء كعملية يمكن فيها إنتاج أنواع شديدة التأكسد.
- قد تظهر هذه الأنواع تفاعلية عالية تجاه الوقود نفسه وبالتالي تؤثر على سلامته، وقد ثبت أن أهم مؤكسد محلل إشعاعي تحت ظروف المستودع هو بيروكسيد الهيدروجين (H2O2)، تم دراسة انحلال اليورانيوم عند تعريض مسحوق كربيد اليورانيوم لمحاليل مائية تحتوي على (-HCO3) وبيروكسيد الهيدروجين (H2O2)، بشكل منفصل ومشترك.
- وقد أظهرت التجارب أن كربيد اليورانيوم يذوب بسهولة في محلول مائي يحتوي على 10 ملي مولار من (-HCO3) وأن وجود بيروكسيد الهيدروجين يزيد من عملية الذوبان بشكل أكبر، كما ويذوب كربيد اليورانيوم أيضًا في الماء النقي بعد إضافة بيروكسيد الهيدروجين، ولكن بشكل أبطأ من المحاليل التي تحتوي على كل من (-HCO3) و (H2O2).
وفي النهاية نستنتج أن كربيد اليورانيوم عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، يتكون من عنصر الكربون وعنصر اليورانيوم، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (UC)، يتميز بتلقيه اهتمامًا متجددًا على شكل مركب وقود نووي مفضل للمفاعلات المتقدمة؛ وكل ذلك نظرًا لخصائصه المتعددة، ويعتبر اليورانيوم أحادي الكربيد (UC) بديلاً جذابًا عن (ثاني أكسيد اليورانيوم (UO2)) كمادة وقود.
